JPH06160817A

JPH06160817A - 高分子分散型液晶表示素子の製造方法

Info

Publication number: JPH06160817A
Application number: JP31541992A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Yamada; 信明山田; Tomoaki Kuratate; 知明倉立; Shuichi Kanzaki; 修一神崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】高分子中における液晶の配向処理が可能で、
しかも液晶と高分子との間の散乱強度を抑制し得る高分
子分散型液晶表示素子およびその製造方法を提供する。【構成】一対の基板１、２が対向配設されると共に、
両基板１、２間に高分子壁７で包囲された複数の液晶滴
８の各々が１または隣接する複数の絵素１２に対して形
成され、かつ少なくとも一方の基板１、２の液晶滴８側
には配向膜５、６が形成された高分子分散型液晶表示素
子の製造方法において、２つの基板１、２の少なくとも
一方の片面に光または熱重合開始剤を含む薄膜パターン
９、１０を高分子壁７形成部分に形成する工程と、２つ
の基板１、２を、薄膜パターン９、１０形成面を内側に
配し、かつ間隙を設けて対向させる工程と、間隙に液晶
と光または熱重合性化合物とからなる混合材料を注入す
る工程と、重合開始剤および混合材料に対し、光を照射
するかまたは熱を加えることにより光または熱重合性化
合物を硬化させる工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶滴が高分子壁によ
り囲まれた高分子分散型液晶表示素子に関し、さらに詳
しくは、従来モードであるＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＦＬ
Ｃ等のモードに適応でき、これらモードをフィルム基板
化できる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、多くの表示モー
ドを利用したものが存在する。例えば、電気光学効果を
適用した液晶表示素子では、ネマティック液晶を用いた
ツイステッドネマティック（ＴＮ）型液晶表示素子やス
ーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）型液晶表示
素子が実用化されており、また強誘電性液晶（ＦＬＣ）
を用いた液晶表示素子も提案されている。これらの液晶
表示素子は偏光板を必要とし、さらには液晶に配向処理
を要する。

【０００３】一方、偏光板を必要としない液晶表示素子
としては、動的散乱（ＤＳ）効果や相転移（ＰＣ）効果
を適用した液晶表示素子がある。さらに最近では、偏光
板を必要とせず、しかも液晶の配向処理が不要な液晶表
示素子も実現されている。これは、対向する２つの基板
の間に高分子中に分散された液晶を有する高分子分散型
液晶表示素子であり、液晶の複屈折性を利用して表示を
行うものである。基本的には、電圧が印加されると液晶
分子の配向が一様となるので、液晶材料の常光屈折率と
高分子の屈折率とが一致した透明状態を得、電圧が印加
されない時には液晶分子の配向が乱れた光散乱状態を作
り出して不透明状態を得ることにより表示を行ってい
る。

【０００４】ところで、上述した高分子分散型液晶表示
素子の製造方法としては、従来では例えば、以下に示す
方法が提案されているが、それにはいくつかの問題点が
あった。

【０００５】まず、特開昭58−501631号公報には対向基
板の間隙にポリマーカプセルに包含された液晶滴を形成
する方法が開示されている。しかし、この液晶滴は独立
泡であるために、得られる液晶表示素子は液晶配向に変
化が生じる駆動電圧が高く、利用範囲が狭い。

【０００６】特開昭61−502128号公報等には、液晶と光
硬化性樹脂または熱硬化性樹脂とを混合し、この混合物
中の樹脂を硬化させることにより液晶を析出させて樹脂
中に液晶滴を形成する方法が開示されており、また特開
平3−72317号公報にはこのような液晶滴の径を制御する
方法が開示されている。しかし、これらの方法は液晶滴
を形成する際に液晶と樹脂との相分離を利用しているた
めに、液晶滴の径を精密に制御することや液晶滴の平面
的な配置を精密に行ったりすることが困難であった。

【０００７】特開平3−59515号公報等には、高分子多孔
膜に液晶を含浸させる方法が開示されている。この方法
は液晶滴を形成する際に相分離を利用しないため、高分
子および液晶の選択の幅が広く、また高分子多孔膜が充
分に精製できるという利点を有するが、現状では液晶滴
の径を充分に制御し、かつ液晶滴の平面的な配置を精密
に行うことはできていない。

【０００８】特開平3−46621号公報には、電極を有する
２枚の透明基板の間隙に光の散乱源となるポリマービー
ズを液晶中に浮遊させた混合物を形成する方法が開示さ
れている。この方法によると混合物における光の散乱強
度は大きくなり、また液晶中にビーズを均一に分散させ
ることが難しく、表示むらが発生し易い。

【０００９】このように従来の方法では、液晶滴の形状
を均一にすることや液晶の平面的な配置を制御すること
が難しいという問題があった。従って、得られる表示モ
ードを利用した液晶表示素子は電気光学特性の急峻性が
欠如しており、デューティ駆動におけるデューティ比を
大きくすることができず、高精細化および大画面化を行
い得なかった。

【００１０】上記問題を解決するために、高分子中に液
晶を分散させると同時に液晶の配向処理を行うことがい
くつか試みられている。例えば特開平3−52843号公報、
リキッドクリスタル Vol.5, No.5, pp1477-1989, (198
9)には、液晶セルを形成する際、高分子の重合を行うと
同時に磁場、電場を印加することにより液晶の配向処理
を行う方法が開示されており、また第１７回液晶討論会
講演予稿集320頁には、配向処理を行った基板を用
い、高分子壁を通して間接的に液晶の配向処理を行う方
法が開示されている。しかし、これらの方法は一方向だ
けに液晶分子を配向させる方法であり、液晶セル両面で
異なる方向に配向させることが必要な表示モードである
ＴＮモードおよびＳＴＮモードには応用できない。

【００１１】さらに、例えば特開平2−153318号公報に
は、フォトマスクを用いて液晶表示素子の表示エリアを
高分子中で限定する方法が開示されている。この方法
は、まず、光照射することにより硬化した透明部とフォ
トマスクで覆われた未硬化部とを電極間に電圧を印加し
ながら分離し、次いで、フォトマスクを除去してから未
硬化部を硬化して散乱部とするものである。得られる表
示素子は、基本的には単独絵素を意識したものであり、
電場を加えると散乱部が透明になることで全体が透明に
なる。しかし、この方法はフォトマスクで液晶の形状を
制御するものではない。

【００１２】一方、ＦＬＣを用いた表示素子において
は、自発分極を発現し得るスメクティックＣ相（ＳｍＣ
相）が利用されるが、液晶分子の規則性がネマティック
相よりも結晶に近いので衝撃に弱いことが問題となって
いる。この問題を解決するため、ＦＬＣを高分子中に分
散させ、かつ液晶の配向処理を行うことが提案されてい
るが、現状では高分子中で液晶の配向処理を行うことは
難しく、実用化には至っていない。例えば、特開昭63−
264721号公報および63−264722号公報には、ＦＬＣを高
分子中に分散させてフィルム状に加工してから一方向に
延伸処理を行うことにより液晶を配向させる方法が開示
されている。しかし、この方法では液晶と高分子との界
面が絵素内に数多く存在し、入射する直線偏光を散乱さ
せ一部の光を脱偏光させるため、液晶セルの黒レベルが
低下し、従ってコントラストも低下するという問題があ
る。この問題はＦＬＣを用いた表示素子だけでなく、偏
光板を用いた他の液晶表示素子においても同様に起こ
る。

【００１３】また、特開昭59−201021号公報および特開
平3−192334号公報には、ＦＬＣの耐衝撃性を付与する
目的で、配向処理した基板材料にフォトリソグラフィー
を用いて高分子壁を形成することにより液晶セルを作製
してから液晶を注入する方法が開示されている。しか
し、この方法では独立した液晶エリアを形成することが
できず、またセル厚を厳密に維持することが困難であっ
た。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、高分子中
に液晶材料を分散させると同時に液晶の配向処理を行う
ことは難しく、また配向処理ができたとしても、液晶と
高分子との界面で起こる散乱による脱偏光のためにコン
トラストが著しく低下するという問題があった。まず、
配向処理が難しいという理由については、高分子中に液
晶を分散させる際に基板と液晶との間に高分子が入り込
むために、基板での配向処理ができないからである。ま
た、液晶と高分子との界面で起こる散乱の問題について
は、絵素内における液晶と高分子との界面をできるだけ
少なくし、かつ１絵素に少なくとも１つの液晶滴が存在
すること、すなわち液晶滴の配置および大きさの制御を
可能にすることで一応解決できるものの、現状では成行
きで液晶滴を形成しているので液晶滴の配置および大き
さを制御するまでには至っていないからである。さら
に、これらの問題に加えてＦＬＣを用いた表示素子にお
いては、上述したように耐衝撃性が弱いという問題があ
る。

【００１５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、高分子中における液晶の配向処理が可
能で、しかも液晶と高分子との間の散乱を抑制し得る高
分子分散型液晶表示素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の高分子分散型液
晶表示素子の製造方法は、一対の基板が対向配設される
と共に、両基板間に高分子壁で包囲された複数の液晶滴
の各々が１または隣接する複数の絵素に対して形成さ
れ、かつ少なくとも一方の基板の液晶滴側には配向膜が
形成された高分子分散型液晶表示素子の製造方法におい
て、２つの基板の少なくとも一方の片面に光または熱重
合開始剤を含む薄膜パターンを高分子壁形成部分に形成
する工程と、２つの基板を、該薄膜パターン形成面を内
側に配し、かつ間隙を設けて対向させる工程と、該間隙
に液晶と光または熱重合性化合物とからなる混合材料を
注入する工程と、該重合開始剤および混合材料に対し、
光を照射するかまたは熱を加えることにより該光または
熱重合性化合物を硬化させる工程とを含み、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１７】好適な実施態様としては、上記重合開始剤
が光重合開始剤であり、上記重合性化合物が光重合性化
合物であり、上記薄膜パターンの５０％以上を露出する
フォトマスクを一方の基板の外側に被せ、該フォトマス
クを介して該光重合開始剤および前記混合材料に対し光
を照射することにより該光重合性化合物を硬化する。好
適な実施態様としては、上記２つの基板の液晶滴とは反
対側の面に偏光板を形成する。

【００１８】

【作用】本発明の高分子分散型液晶表示素子の製造方法
においては、重合開始剤を含む薄膜パターンを２つの基
板の少なくとも一方の高分子壁形成部分に形成した後、
紫外線または熱により混合材料中の重合性化合物を硬化
する。混合材料に対し紫外線を照射するかまたは熱を加
えると、薄膜パターンに含まれる重合開始剤により重合
性化合物の硬化反応が開始し、薄膜パターンに接して高
分子壁が形成し始める。これにより、薄膜パターンの形
成部位には高分子壁が形成し、１または隣接する複数の
絵素に対しては配向処理が施された液晶滴が存在する。

【００１９】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２０】（実施例１）図１は、本実施例の高分子分
散型液晶表示素子の製造方法を示す断面図であり、図２
は、本実施例で得られる高分子分散型液晶表示素子の概
略断面図である。この液晶表示素子は図２に示すよう
に、基板１、２が間に高分子壁７に包囲された液晶滴８
を有して対向している。基板１の液晶滴側には電極線３
が設けられ、電極線３を覆うように配向膜５が形成さ
れ、配向膜５上の絵素１２以外の部分に光重合開始剤を
含む薄膜パターン９が形成されている。基板２の内側に
は電極線４が設けられ、電極線４を覆うように配向膜６
が形成され、配向膜６上の絵素１２を除いた部分に光重
合開始剤を含む薄膜パターン１０が形成されている。こ
のような構造を有する液晶表示素子は以下のように製造
される。

【００２１】図１に示すように、まず、基板１、２上に
ＩＴＯ（酸化インジウムおよび酸化スズの混合物）から
なる電極線３、４を形成する。本実施例においては、基
板１、２としてフリントガラス（日本板ガラス製）を用
い、厚さ１．１ｍｍ、３０ｍｍ角とした。また電極線
３、４は厚さ５００オングストローム、幅２００μｍと
し、間隔５０μｍ、電極線数１００×１００とした。次
いで、電極線３、４を覆うようにポリイミド（ＳＥ１５
０、日産化学製）をスピンコート法により塗布し、熱硬
化することによって配向膜５、６を形成した後、一方向
にナイロン布を用いてラビング処理を行う。

【００２２】次に、配向膜５、６の上に以下の方法によ
り薄膜パターン９、１０を形成する。まず、支持体とな
るポジ型レジスト材料（AZ1350、Shipley社）に光重合
開始剤（Irugacure 184）を５重量％の割合で加えた溶
液をスピンコート法により配向膜５、６の上に塗布して
ポジ型フォトレジストを形成する。次いで、図２に示す
ように、フォトマスクをポジ型フォトレジスト上の絵素
１２となる部分を除いた部分をフォトマスクで覆い、高
圧水銀ランプ下、１５ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）の照
射量で露光し、現像液で現像を行い、露光部のレジスト
を除去して同一パターンの薄膜パターン９、１０を得
る。なお、ここで絵素１２となる部分を除いた部分と
は、後の工程で基板１、基板２を対向させて液晶セルを
形成した際、基板１に形成された電極線３の各間および
基板２に形成された電極線４の各間に相当する部分のこ
とを言う。

【００２３】このような基板１、２を電極線３、４が互
いに向い合い、かつ電極線３、４が相互に交差するよう
に間隙を設けて対向させ、６μｍのスペーサーを用いて
液晶セルを形成する。

【００２４】次に、図１に示すように基板２上に絵素１
２となる部分が遮光されるように、フォトマスク１１を
配置し、さらに液晶セル中に光重合性化合物と液晶とを
均一に混合した混合材料１３を注入し、その後平行光線
が得られる高圧水銀ランプによって紫外線を１０ｍＷ／
ｃｍ²、５分間照射して光重合性化合物を硬化する。本
実施例においては、上記光重合性化合物として、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート０．１ｇと2-エチ
ルヘキシルアクリレート０．４ｇとイソボルニルアクリ
レート０．５ｇとの混合物を使用した。また、液晶とし
てはZLI-3700-000（メルク社製）にＣＮ（コレステリッ
クノナネート）を０．３％添加した混合物４ｇを使用し
た。これにより、図２に示すように紫外線が照射された
薄膜パターン９、１０部分においては薄膜パターン９、
１０に接して物理的強度の高い高分子壁７が形成し、フ
ォトマスク１１で覆われた部分には配向膜５、６に接し
て配向処理が施された液晶滴８が形成する。

【００２５】得られた液晶パネルを液体窒素中で剥離
し、液晶をアセトンで洗い流した後、形成された高分子
壁の水平断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察した
ところ、フォトマスク１１のパターン（絵素１２の分布
に同じ）と同じ規則性を有し、かつ大きさが均一に揃っ
た液晶滴が形成されていることが確認された。

【００２６】上記液晶パネルはその後、配向方向に沿っ
た方向に偏光方向を合わせて２枚の偏光板で挟むことに
より本実施例の液晶表示素子を得る。

【００２７】（実施例２）まず、実施例１と同様にして
基板１、２に電極線３、４、および配向膜５、６を形成
した後、実施例１と同様にしてラビング処理を行う。

【００２８】次に、支持体（ポリスチレン）に実施例１
と同じ光重合開始剤を５重量％の割合で加えた後、トル
エンで希釈して３重量％溶液とする。続いて、配向膜
５、６の上の絵素１２となる部分を除いた部分に、上記
トルエン溶液を用いてシール印刷により印刷して乾燥後
の厚さが１μｍの同一パターンの薄膜パターン９、１０
を形成する。次いで、実施例１と同様にして液晶セルを
形成し、フォトマスク１１を配置し、実施例１と同じ混
合材料１３を液晶セル中に注入した後、実施例１と同様
にして紫外線を照射して光重合性化合物を硬化し、液晶
パネルを得る。この液晶パネルは実施例１と同様にして
偏光板で挟んで本実施例の液晶表示素子を得る。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記表１は、上記実施例１、２における液
晶パネルおよびこれと比較するために製造した液晶パネ
ル（比較例１および比較例２）について、コントラスト
を測定した結果を示したものである。比較例１は高分子
分散型でない従来のＴＮ型の液晶パネル、比較例２は上
記実施例１において薄膜パターン９、１０を形成しなか
ったものである。これらの液晶パネルについて、電圧が
無印加の場合および電極に１０Ｖの電圧を印加した場合
における、液晶表示素子を透過する光の透過率を測定
し、それらの比（電圧無印加時の光の透過率／電圧印加
時の光の透過率）を求めることによりコントラストを測
定した。それによると、薄膜パターン９、１０を形成し
た実施例１および２の高分子分散型液晶パネルは高いコ
ントラストを有していることがわかる。また、高分子分
散型でない比較例１の液晶パネルも高いコントラストを
有しているが、この液晶パネルを立てかけると表示むら
が上下で観測された。このことから、薄膜パターン９、
１０を形成することにより、液晶と高分子とが明確に分
離し、かつ絵素１２内における高分子と液晶との界面が
大幅に減少し、高分子と液晶との間の散乱が充分に低減
された高分子分散型液晶表示素子が得られることがわか
る。

【００３１】なお、上述したように、本発明において薄
膜パターンは支持体に重合開始剤を加えた後、これを溶
媒に希釈したものを用いて、少なくとも一方の基板に対
し、該当する基板に形成された電極線側の面に形成す
る。好ましくは両方の基板に同一のパターンで形成す
る。上記実施例１、２においては基板１、２の両方に同
一のパターンで形成した。

【００３２】薄膜パターンを形成する方法としては、印
刷法や半導体産業で使用されているリソグラフィ等が挙
げられる。実施例１においてはフォトリソグラフィによ
り形成し、実施例２においてはシール印刷により形成し
た。

【００３３】印刷法で薄膜パターンを形成するには、支
持体に重合開始剤を添加し溶媒に溶解したものを使用
し、例えばシール印刷、スクリーン印刷、オフセット印
刷等により行う。支持体としては高分子材料を使用する
ことができ、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭ
Ａ）、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、ポリ
カーボネート、酢酸ビニル、ポリイミド等を挙げること
ができる。実施例２においてはポリスチレンを使用し
た。また、溶媒は使用する支持体の材質に左右される
が、例えばトルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、
γ−ブチロラクトン等を使用し得る。実施例２において
はトルエンを使用した。上記溶媒は支持体および重合開
始剤の混合物を溶解して０．１〜５０重量％の溶液とす
る。実施例２においては３重量％溶液とした。

【００３４】フォトリソグラフィで薄膜パターンを形成
するには、ポジ型レジスト材料に重合開始剤を添加し、
これを２つの基板の少なくとも一方に全面に塗布後、薄
膜パターンを形成したい部分をフォトマスクで覆い露光
し、露光部のレジストを除去する。ポジ型レジスト材料
としては例えばAZ1350（Shipley社）等を挙げることが
でき、実施例１においてもこれを使用した。

【００３５】重合開始剤としては、光重合開始剤および
熱重合開始剤を使用することができる。光重合開始剤と
しては、Irugacure 184、651および907、Darocure 117
3、1116および2959等を使用することができる。熱重合
開始剤としてはＢＰＯ、ｔ−ブチルパーオキサイド等の
過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等
のラジカル発生剤、エチルアミン、ｎ−ブチルアミン、
ベンジルアミン、ジエチレントリアミン、テトラアメチ
レンペンタミン、メンセンジアミン、ジアミノジフェニ
ルメタン等のアミン化合物を使用することができる。実
施例１、２においては光重合開始剤であるIrugacure 18
4を使用した。上記重合開始剤は上記支持体に対し、１
〜２０重量％の割合で使用することができる。実施例１
においては５重量％の割合で使用し、実施例２において
は５重量％の割合で使用した。

【００３６】薄膜パターンは、絵素の面積の６０％以上
を覆わないように形成することが好ましい。薄膜パター
ンが絵素の面積の６０％以上を覆う場合には、この部分
に形成される高分子壁が散乱源となり、コントラストが
低下する。薄膜パターンを形成しない部分、すなわち液
晶滴が形成される部分の形状は特に限定されないが、好
ましい形状としては、円形、方形、台形、長方形、ひし
形、文字形、曲線および直線によって区切られた図形、
これら図形の一部をカットした図形、これら図形を組み
合わせた図形およびこれら小形図形の集合体等であり、
これらの図形の中から１種以上を選択して使用すればよ
いが、生産性を向上させるためにはできるだけ形状を１
種に揃えるのが好ましい。また、本実施例のように絵素
を除いた部分の全部に薄膜パターンを形成することが、
絵素内での散乱強度が低下して液晶表示素子のコントラ
ストが向上するので特に好ましい。あるいは絵素を除い
た部分の一部に形成してもよく、例えば図４に示すよう
に絵素を除いた部分に列状に形成したり、図５に示すよ
うに、上記形状を数絵素の組みとして形成してもよい。

【００３７】２つの基板を対向させて液晶セルを形成す
る場合、液晶セルの厚さは表示モードごとに異なるが、
光硬化による場合には使用するフォトマスクのドット径
よりも大きくすることが好ましい。このようにすると、
形成される液晶滴が柱状のハニカム構造となり、絵素内
での散乱強度が低下して液晶表示素子のコントラストが
向上するからである。

【００３８】また、本発明で使用される混合材料は重合
性化合物と液晶とからなる。このうち、重合性化合物は
最終的に液晶滴を支持するポリマーマトリックスを形成
する物質であり、その選択は重要である。特に、ＴＦＴ
駆動を行う場合、液晶および高分子の電気絶縁性が要求
され、未硬化状態でも重合性化合物の比抵抗が１×１０
¹²オーム・ｃｍ以上必要である。使用される重合性化合
物としては、光硬化性および熱硬化性のモノマー、オリ
ゴマーまたはポリマーである。光硬化性のモノマーとし
ては、炭素原子数が３以上の長鎖アルキル基またはベン
ゼン環を有するアクリル酸およびアクリル酸エステルで
あり、例えばアクリル酸イソブチル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸イソアミル、ｎ
−ブチルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレー
ト、トリデシルメタクリレート、２−エチルヘキシルア
クリレート、ｎ−ステアリルメタクリレート、シクロヘ
キシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、２−
フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニルアクリ
レート、イソボルニルメタクリレート等を挙げることが
できる。さらに、形成される高分子壁の物理的強度を高
めるために２以上の官能基を有する多官能性化合物、例
えばビスフェノールＡジメタクリレート、ビスフェノー
ルＡジアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレ
ート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、トリメチロール
プロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテ
トラアクリレートを挙げることができ、より好ましくは
これらのモノマーをハロゲン化特に塩素化およびフッ素
化した化合物、例えば2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチ
ルメタクリレート、2,2,3,4,4,4-ヘキサクロロブチルメ
タクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロリルメタク
リレート、2,2,3,3-テトラクロロプロリルメタクリレー
ト、パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、パー
クロロオクチルエチルメタクリレート、パーフルオロオ
クチルエチルアクリレート、パークロロオクチルエチル
アクリレートである。熱硬化性のモノマーとしては、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡジグ
リシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエー
テル、ヘキサヒドロビスフェノールＡジグリシジルエー
テル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネ
オペンチルグリコールジグリシジルエーテル、フタル酸
ジグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアネー
ト、テトラグリシジルメタキシレンジアミン等である。
これらモノマーは、単独で使用してもよく、また２種以
上混合して使用してもよい。また、光硬化性および熱硬
化性のオリゴマーおよびポリマーとしては、例えば塩素
化およびフッ素化された上記モノマーの重合体を使用し
得る。これらモノマー、オリゴマーおよびポリマーは混
合して使用してもよい。実施例１、２においては重合性
化合物として光硬化性モノマーであるトリメチロールプ
ロパントリメタクリレートと2-エチルヘキシルアクリレ
ートとイソボルニルアクリレートとの混合物を使用し
た。

【００３９】さらに上記液晶は、常温付近で液晶状態を
示す有機物混合体であり、ネマチック液晶（２周波駆動
用液晶、△ε＜０の液晶を含む）、コレステリック液晶
（特に、可視光に選択反射特性を有する液晶）、スメク
チック液晶、強誘電性液晶、デスコチック液晶等が含ま
れる。これらの液晶は混合して用いてもよい。特に、ネ
マチック液晶、もしくはコレステリック液晶の添加され
たネマチック液晶がその特性上好ましい。また、上記混
合材料は加工時にプレポリマーの重合反応を伴うため、
耐化学反応性に優れた液晶が好ましい。具体的な液晶の
例としては、ZLI-3700-000、ZLI-4801-000、ZLI-4801-0
01、ZLI-4792（メルク社製）等である。実施例１、２に
おいてはZLI-3700-000（メルク社製）にＣＮ（コレステ
リックノナネート）を０．３％添加した混合物を使用し
た。なお、液晶滴は、絵素の７０％以上が、絵素の面積
の３０％以上の大きさの液晶滴を、隣接絵素に含まず、
かつ１絵素内に少なくとも１つ保有する状態で形成する
のが好ましい。

【００４０】重合性化合物を硬化するには、光硬化また
は熱硬化することによる。光硬化する場合には、照射す
る紫外線は平行光線であることが好ましい。ただし、液
晶としてＦＬＣを用いる場合には、耐衝撃性を向上させ
るために絵素とほぼ同じ大きさの液晶滴の周囲に緩衝体
として小さな液晶滴を配置することが効果的であるの
で、故意にフォトマスクによる遮光部分をぼかしたり、
フォトマスクを基板から離したり、平行度の少し悪い紫
外光線を使用してもよい。重合性化合物と液晶とは、形
成される液晶滴の径が紫外線照射の工程で使用されるフ
ォトマスクのドット径よりも大きくなるような組合せで
選択することが好ましい。しかし、液晶滴の径がフォト
マスクのドット径よりも小さくなるような組合せでも、
ＵＶ強度を弱めたり、低温かつ長時間で反応させたり、
重合開始剤の添加量を抑えたりすることで使用すること
ができる。さらに、使用するフォトマスクの形状は、紫
外線を遮光するものであれば特に限定されないが、絵素
の３０％以上を覆うように、かつ薄膜パターンの５０％
以上が露光されるように設けることが好ましい。フォト
マスクにより遮光される部分が絵素の大きさの３０％以
下の大きさである場合には、得られる液晶滴も絵素の大
きさの３０％以下の大きさとなり、絵素内に液晶と高分
子との界面が多くなるので、絵素内での散乱度が大きく
コントラストの低下の度合が大きくなり、好ましくな
い。また、薄膜パターンが露光される部分が５０％以下
である場合には、形成される液晶滴が占有する面積が少
なくなり、全体としてコントラストが低下し、好ましく
ない。

【００４１】熱硬化する場合には、反応速度が低いと、
重合末端が液晶滴中に出て来るので液晶滴中に高分子壁
が形成され、コントラストを低下させる。従って重合反
応が１０分以内に終了する反応系および反応条件を設定
するのが好ましい。液晶滴の形状を測定するには、本実
施例で説明したように液晶セルを２枚に剥し、液晶を溶
剤で除去して残った高分子壁をＳＥＭ（走査電子顕微
鏡）で観察することにより行う。高分子壁は、サンプル
作製時に構造が破壊される部分があるので、サンプル内
で最も規則性の優れている２０個の高分子壁を選んで観
察する。

【００４２】本発明の液晶表示素子は２枚の偏光板で挟
むことによって、ハイコントラストで駆動電圧の急峻な
液晶表示素子に応用することができる。また、本発明の
液晶表示素子は、単純マトリクス駆動、ＴＦＴ、ＭＩＭ
等のアクティブ駆動等の駆動法で駆動できるが特に限定
されない。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、高分子と液晶との間の散乱強度の大幅な抑制
と、高分子中での液晶の配向処理とが可能となり、コン
トラストの高い高分子分散型液晶表示素子が得られる。
本発明の製造方法は混合材料中に重合開始剤を混合しな
いものであり、硬化反応後、重合開始剤が不純物として
液晶内に残存する量が減少するので、高分子分散型でな
い従来の液晶表示素子における応答速度および電気的保
持率等の性能も維持することができる。本発明で得られ
る液晶表示素子の応用範囲はきわめて広く、例えばプロ
ジェクションテレビ、パソコン等の平面ディスプレイ装
置、シャッター効果を利用した表示板、窓、扉、壁等に
利用することができ、特に薄型基板、フィルム基板を利
用したセルに適用できる。また、大画面の表示素子への
利用も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高分子分散型液晶表示素
子の製造方法における一工程を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る高分子分散型液晶表示素
子の断面図である。

【図３】薄膜パターンの形状の一例を示す概略図であ
る。

【図４】薄膜パターンの形状の一例を示す概略図であ
る。

【図５】本発明の実施例１に係る薄膜パターンの形状の
一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１、２基板３、４電極線５、６配向膜７高分子壁８液晶滴９、１０薄膜パターン１１フォトマスク１２絵素１３混合材料

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】一方、ＦＬＣを用いた表示素子において
は、自発分極を発現し得るスメクティックＣ^* 相（Ｓｍ
Ｃ^* 相）が利用されるが、液晶分子の規則性がネマティ
ック相よりも結晶に近いので衝撃に弱いことが問題とな
っている。この問題を解決するため、ＦＬＣを高分子中
に分散させ、かつ液晶の配向処理を行うことが提案され
ているが、現状では高分子中で液晶の配向処理を行うこ
とは難しく、実用化には至っていない。例えば、特開昭
63−264721号公報および63−264722号公報には、ＦＬＣ
を高分子中に分散させてフィルム状に加工してから一方
向に延伸処理を行うことにより液晶を配向させる方法が
開示されている。しかし、この方法では液晶と高分子と
の界面が絵素内に数多く存在し、入射する直線偏光を散
乱させ一部の光を脱偏光させるため、液晶セルの黒レベ
ルが低下し、従ってコントラストも低下するという問題
がある。この問題はＦＬＣを用いた表示素子だけでな
く、偏光板を用いた他の液晶表示素子においても同様に
起こる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】次に、配向膜５、６の上に以下の方法によ
り薄膜パターン９、１０を形成する。まず、支持体とな
るポジ型レジスト材料（AZ1350、Shipley社）に光重合
開始剤（Irgacure 184）を５重量％の割合で加えた溶液
をスピンコート法により配向膜５、６の上に塗布してポ
ジ型フォトレジストを形成する。次いで、図２に示すよ
うに、フォトマスクをポジ型フォトレジスト上の絵素１
２となる部分を除いた部分をフォトマスクで覆い、高圧
水銀ランプ下、１５ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）の照射
量で露光し、現像液で現像を行い、露光部のレジストを
除去して同一パターンの薄膜パターン９、１０を得る。
なお、ここで絵素１２となる部分を除いた部分とは、後
の工程で基板１、基板２を対向させて液晶セルを形成し
た際、基板１に形成された電極線３の各間および基板２
に形成された電極線４の各間に相当する部分のことを言
う。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】重合開始剤としては、光重合開始剤および
熱重合開始剤を使用することができる。光重合開始剤と
しては、Irgacure 184、651および907、Darocure 117
3、1116および2959等を使用することができる。熱重合
開始剤としてはＢＰＯ、ｔ−ブチルパーオキサイド等の
過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等
のラジカル発生剤、エチルアミン、ｎ−ブチルアミン、
ベンジルアミン、ジエチレントリアミン、テトラアメチ
レンペンタミン、ジアミノジフェニルメタン等のアミン
化合物を使用することができる。実施例１、２において
は光重合開始剤であるIrgacure 184を使用した。上記重
合開始剤は上記支持体に対し、１〜２０重量％の割合で
使用することができる。実施例１においては５重量％の
割合で使用し、実施例２においては５重量％の割合で使
用した。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】薄膜パターンは、絵素の面積の６０％以上
を覆わないように形成することが好ましい。薄膜パター
ンが絵素の面積の６０％以上を覆う場合には、この部分
に形成される高分子壁が散乱源となり、コントラストが
低下する。薄膜パターンを形成しない部分、すなわち液
晶滴が形成される部分の形状は特に限定されないが、好
ましい形状としては、円形、方形、台形、長方形、ひし
形、六角形、文字形、曲線および直線によって区切られ
た図形、これら図形の一部をカットした図形、これら図
形を組み合わせた図形およびこれら小形図形の集合体等
であり、これらの図形の中から１種以上を選択して使用
すればよいが、生産性を向上させるためにはできるだけ
形状を１種に揃えるのが好ましい。また、本実施例のよ
うに絵素を除いた部分の全部に薄膜パターンを形成する
ことが、絵素内での散乱強度が低下して液晶表示素子の
コントラストが向上するので特に好ましい。あるいは絵
素を除いた部分の一部に形成してもよく、例えば図４に
示すように絵素を除いた部分に列状に形成したり、図５
に示すように、上記形状を数絵素の組みとして形成して
もよい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板が対向配設されると共に、両
基板間に高分子壁で包囲された複数の液晶滴の各々が１
または隣接する複数の絵素に対して形成され、かつ少な
くとも一方の基板の液晶滴側には配向膜が形成された高
分子分散型液晶表示素子の製造方法において、２つの基板の少なくとも一方の片面に光または熱重合開
始剤を含む薄膜パターンを高分子壁形成部分に形成する
工程と、２つの基板を、該薄膜パターン形成面を内側に配し、か
つ間隙を設けて対向させる工程と、該間隙に液晶と光または熱重合性化合物とからなる混合
材料を注入する工程と、該重合開始剤および混合材料に対し、光を照射するかま
たは熱を加えることにより光または熱重合性化合物を硬
化させる工程とを含む高分子分散型液晶表示素子の製造
方法。
【請求項２】前記重合開始剤が光重合開始剤であり、
前記重合性化合物が光重合性化合物であり、前記薄膜パ
ターンの５０％以上を露出するフォトマスクを一方の基
板の外側に被せ、該フォトマスクを介して該光重合開始
剤および前記混合材料に対し光を照射することにより該
光重合性化合物を硬化する請求項１に記載の高分子分散
型液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】前記２つの基板の液晶滴とは反対側の面
に偏光板を形成する請求項１に記載の高分子分散型液晶
表示素子の製造方法。